脱硫废水处理工艺研究与系统设计

脱硫废水处理工艺研究与系统设计

马素丽

（通用电气（中国）研究开发中心有限公司上海市201203）

摘要：含硫废水中的硫化物有毒性、腐蚀性，并具臭味，对环境造成极大的污染，且会对废水构筑物的正常运转产生很大影响，因此生产、生活中的含硫废水必须加以妥善的处理。本文通过对含硫废水的处理工艺与系统进行设计与分析，为其应用于推广打下基础。

关键词：脱硫废水；处理工艺；系统设计

1引言

废水中的硫化物有毒性、腐蚀性，并具臭味，对环境造成极大的污染，且会对废水构筑物的正常运转产生很大影响，因此生产、生活中的含硫废水必须加以妥善的处理。不同行业排出的废水中，硫含量及组分相差很大，所以处理方法也有所不同。从处理方法上分，有物理化学处理和生化处理两大类。实践中，这两类方法常常是联合使用，以克服使用单一方法的局限性，达到较理想的处理效果。

2废水脱硫的处理工艺

石灰在许多废水污染控制应用中起着关键作用，石灰用于从烟道气中除去酸性气体，特别是二氧化硫（SO2）和氯化氢（HCl）。石灰基技术也正在被评估用于去除汞。石灰比石灰石更具反应性，需要较少的资本设备。使用石灰洗涤器的SO2去除效率在发电厂中为95％至99％。在城市废物到能源工厂使用石灰的HCl去除效率为95％至99％。清洁发电站煤燃烧废水的主要方法有两种：干式洗涤和湿式洗涤，两种方式都使用石灰。干洗也用于城市废物能源厂和其他工业设施，主要用于盐酸盐控制。

2.1干式脱硫

在干式脱硫中，将石灰直接注入废水中以除去SO2和HCl。有两种主要的方法，干式注射系统将干燥熟石灰注入烟道，喷雾干燥器将雾化的石灰浆注入单独的容器中。喷雾干燥器通常形成为筒仓，具有圆柱形顶部和锥形底部，热废水流入顶部。石灰浆通过雾化器喷射到靠近顶部的气缸中，吸收SO2和HCl。石灰浆中的水然后被热气体蒸发，洗涤的烟道气从圆柱形部分的底部流过水平管道。干燥的未反应的石灰及其反应产物的一部分落到锥体的底部并被除去。然后，烟道气流到颗粒控制装置以除去剩余的石灰和反应产物。干式注射和喷雾干燥器均可产生干燥的最终产品，收集在颗粒控制装置中。在发电厂，干洗主要用于低硫燃料。在城市废物处理厂，干洗可用于除去SO2和HCl。在其他工业设施中使用干洗来控制HCl，干洗方法近年来得到改善，具有优异的去除效率。

2.2湿法脱硫

在湿法石灰洗涤中，将石灰加入到水中，并将所得浆液喷入烟道气洗涤器中。在典型的系统中，待清洁的气体进入圆柱状塔的底部并向上流过石灰浆淋浴。二氧化硫被吸收到喷雾中，然后以硫酸亚钙盐的形式沉淀。亚硫酸盐可以转化为石膏，这是一种可销售的副产物。湿法洗涤处理需要高效二氧化硫去除的高硫燃料和一些低硫燃料。湿法洗涤主要使用镁强化石灰（含3-8％的氧化镁），因为它提供高碱度以增加SO2去除能力并降低结垢潜力。

2.3石灰石效用评价

废水脱硫（FGD）系统的百分之九十以上使用石灰或石灰石。这一趋势有可能继续进入联合国授权的燃煤电厂二氧化硫减排阶段。2003年，国家石灰协会赞助了Sargent和Lundy的一项研究，以比较美国发电厂使用的主要石灰和石灰石FGD工艺的成本。该研究包括利用资本和运行维护成本要求开发概念设计，使用最新的流程性能标准。研究结果总结在两个报告中：湿法废水脱硫技术评估和干废水脱硫技术评估。报告介绍了相对于试剂成本，辅助电力成本，煤硫含量，调度，资本成本和副产品生产（石膏和SO3气溶胶缓释化学品）的干法石灰石和石灰基工艺的竞争地位。

2.4去除HCl和Hg

HCl去除因为石灰也容易与其他酸性气体如HCl反应，石灰洗涤用于控制市政和工业设施的HCl。例如，在城市废物能源厂，干石灰洗涤用于控制排放量占总产能的70％（截至2008年）。使用石灰的HCl去除效率为95％至99％。例如，在二级铝厂，EPA认为石灰洗涤是HCl最大可实现的控制技术。EPA测试表明，除去效率大于99％。在我国正在评估用于控制汞排放的不同方法，正在评估的一种控制技术将熟石灰与活性炭结合起来。这种产品由95-97％的石灰和3-5％的活性炭组成，其他钙基吸附剂也被评估为合并SO2和汞去除的成本效益替代品。

3脱硫系统设计

脱硫过程控制系统（PCS）有时称为工业控制系统（ICS），是生产线上可以进行监控和数据采集（SCADA）、可编程逻辑控制器（PLC）或分布式控制系统（DCS）的设备，可以收集和传输在制造脱硫过程中获得的数据。PCS可以是相对简单的项目，其可以具有接收输入的传感器（通常称为主换能器），处理输入的控制器以及处理输出的接收器。更复杂的PCS设备本身可以是机器人，并执行许多任务。PCS设备可以通过称为制造执行系统（MES）的中间软件与公司的企业资源规划（ERP）应用程序进行通信。

脱硫过程控制系统主要包括被控脱硫过程（或对象）、用于生产脱硫过程参数检测的检测与变送仪表、控制器、执行机构、报警、保护和连锁等其他部件。其中，重点在于传感器。0级包含现场设备，例如流量和温度传感器以及最终控制元件，例如控制阀。1级包含工业化输入/输出（I/O）模块及其相关的分布式电子处理器。2级包含监控计算机，其将来自系统上处理器节点的信息整理并提供操作员控制屏幕。3级是生产控制水平，不直接控制脱硫过程，而是关注监控目标。4级是生产调度水平。

4总结

含硫废水“零排放”可将高毒、难降解物质固化，解决污水处理难题。能够实现全部工业废水的零排放，将会带来的是对水资源需求量的大幅减少、环境负荷的大量降低和生存环境的大为改善，意义非同一般。

参考文献

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[3]于伟静.脱硫废水蒸发处理系统研究[D].华北电力大学2016.

[4]杨竟宪.NID半干法脱硫工艺和脱硫反应器的模拟与优化[D].华东理工大学,2016.

[5]尹莉.臭氧协同强电离放电法模拟废水脱硫脱硝的研究[D].江苏大学,2016.

作者简介

马素丽（1988-07），女，汉族，籍贯：山东省聊城市，学历：硕士，研究方向：水污染处理。